Xây dựng bộ điều khiển PID để điều khiển động cơ theo vị trí

Trong thực tế hiện nay, động cơ điện một chiều được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực đời sống và khoa học như: dây chuyền sản xuất, động cơ oto xe máy, vận hành robot… Bài toán điều khiển vị trí động cơ điện một chiều là bài toán cơ bản, điển hình và quan trọng trong ngành Điệnđiện tử, Tự động hóa và Cơ điện tử. Phương pháp điều khiển vị trí được sử dụng khá rộng rãi và có thể tìm thấy trong máy phay, CNC có độ chính xác cao hay trong hệ thống sản xuất linh hoạt như robot gắp phôi, hàn… Bên cạnh đó với việc đào tạo cho sinh viên chuyên ngành Tự động hóa, ĐiệnĐiện tử… rất cần những mô hình có tính thực tiễn và ứng dụng cao nhằm phục vụ thực hành, thí nghiệm phục cho những môn học như: Thực hành hệ thống Điệnđiện tử, Đo lường và điều khiển bằng máy tính, thực hành vi điều khiển và ứng dụng… Do đó, đề tài được đề xuất nhằm nghiên cứu thuật toán điều khiển, thiết kế mô hình điều khiển động cơ DC và xây dựng mô hình thực hành thí nghiệm giúp sinh viện dễ dàng quan

Trang 1

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG I: ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 7

1.1 Động cơ DC Servo 7

1.1.1 Khái niệm 7

1.1.2 Ưu, nhược điểm và ứng dụng của động cơ điện 1 chiều 7

1.1.2.1 Ưu điểm 7

1.1.2.2 Nhược điểm 7

1.1.2.3 Ứng dụng 7

1.1.3 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại 8

1.1.3.1 Cấu tạo 8

1.1.3.2 Nguyên lý hoạt động 8

1.1.3.3 Các thông số DC servo 8

1.2 Mạch cầu H 9

1.2.1 Cấu tạo chung 9

1.2.2 Mạch cầu H sử dụng transistor BJT 10

1.2.3 Nguyên lý hoạt động mạch cầu H 11

1.2.3.1 A ở mức LOW và B ở mức HIGH 11

1.2.3.2 A ở mức HIGH và B ở mức LOW 11

1.2.3.3 A và B cùng mức 12

1.2.4 Thiết kế mạch cầu H 12

1.2.4.1 Thông số kỹ thuật các linh kiện 13

1.2.4.2 Chế độ đóng cắt 13

1.2.4.3 Giai đoạn quá độ 14

1.2.4.4 Chống áp ngược từ động cơ 14

1.2.4.5 PWM 15

1.2.4.6 Mạch bảo vệ 16

CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ 17

2.1 Giải thuật PID 17

2.2 Sơ đồ giải thuật PID 17

2.3 Sơ đồ khối mô hình hệ thống 19

Trang 2

2.4 Bài toàn điều khiển vị tri 19

2.4.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 20

2.4.2 Thời gian lấy mẫu 20

CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ VÀ VỊ TRÍ 22

3.1 Thiết kế mô hình thi nghiệm thực hành điều khiển tốc độ và vị tri 22

3.1.1 Phần mềm sử dụng 22

3.1.1.1 Phần mềm thiết kế Corel draw 22

3.1.1.2 Phần mềm lập trình 23

3.1.2 Mô hình điều khiển 24

3.1.2.1 Sơ đồ khối 24

3.1.2.2 Giao diện thiết kế 25

3.1.2.3 Giao diện khối xử lý trung tâm 26

3.1.2.4 Giao diện khối mạch cầu H 26

3.1.2.5 Khối encoder 27

3.1.2.6 Khối chiết áp 27

3.2 Thi công, chế tạo mô hình thi nghiệm 28

3.2.1 Phíp thủy tinh 28

3.2.2 Chốt cắm 28

3.2.3 In giao diện thí nghiệm 29

3.2.4 Kết nối các thành phần bên trong 29

CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ 30

4.1 Giao diện mô hình điều khiển 30

4.2 Thực hành, thi nghiệm trên mô hình 30

4.2.1 Kết nối encoder với động cơ 30

4.2.2 Cắm dây nối thí nghiệm 31

4.2.3 Thuât toán điều khiển cơ bản 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO 33

MINH CHỨNG KẾT QUẢ ĐỀ TÀI 35

Trang 3

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Động cơ planetary giảm tốc 7

Hình 1.2: Cấu tạo động cơ DC Servo 8

Hình 1.3: Sơ đồ 4 công tắc theo hình chữ H 9

Hình 1.4: Điều khiển đường đi dòng điện bằng cách bật/tắt công tắc tương ứng 10

Hình 1.5: Sơ đồ tổng quát của một mạch cầu H sử dụng transistor BJT 10

Hình 1.6: Dòng điện trường hợp A ở mức LOW và B ở mức HIGH 11

Hình 1.7: Dòng điện trường hợp A ở A ở mức HIGH và B ở mức LOW 12

Hình 1.8: Sơ đồ mạch cầu H sử dụng nguồn 12V và mosfet 13

Hình 1.9: Điều khiển ở chế độ quá độ động cơ 14

Hình 1.10: Tinh toán tham số điện trở R10 phù hợp 15

Hình 2.1: Sơ đồ giải thuật PID 17

Hình 2.2: Tin hiệu OUTPUT và INPUT 19

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống 20

Hình 3.1: Giao diện phần mềm 22

Hình 3.2: Phần mềm lập trình Arduino Uno 23

Hình 3.3: Sơ đồ khối mô hình điều khiển 24

Hình 3.4: Giao diện thiết kế mô hình 25

Hình 3.5: Giao diện khối xử lý trung tâm 26

Hình 3.6: Khối mạch cầu H 26

Hình 3.7: Khối encoder 27

Hình 3.8: Chiết áp 27

Hình 3.9: Phip thủy tinh 28

Hình 3.10: Chốt cắm 28

Hình 3.11: In decal màu bề mặt thi nghiệm 29

Hình 3.12: Dây nối chốt cắm với các thành phần trong mô hình 29

Hình 4.1: Giao diện thi nghiệm sau khi thi công 30

Hình 4.2: Nối encoder với động cơ 30

Hình 4.3: Kết nối mô hình điều khiển 31

Hình 4.4: Thuật toán 32

Trang 5

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

- PWM: Băm xung

- POSITION: Vị tri

- H: Mạch cầù gồm 4 công tắc mắc theo hình chữ H

- SPEED: Tốc độ

Trang 7

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1 General information:

Project title: RESEARCH AND DESIGN LOCATION-BASED DC MOTORPOSITION CONTROL

Code number: T2020-07-05

Coordinator: ThS ĐAO TO HIEU

Implementing institution: 12 months

Duration: from 1/2020 to 12/2020

2 Objective(s):

- Help improve the qualifications and experience for lecturers and teachers inthe Faculty, develop skills to design and manufacture products in practice Creatingproducts that can be manipulated with high perfection, saving effort and money.Building and transferring equipment for practice and scientific research activities oflecturers and school students

- Learn and build control algorithm and design DC Servo motor control model

- Building experimental models to help students easily observe and approach

3 Creativeness and innovativeness:

- Experimental and practical models manufactured by school teachers

- Compact design, easy to install and repair

4 Research results:

- Successfully fabricated the model of engine control according to the position

- Build some exercises on the model

5 Products:

LOCATION-BASED DC MOTOR POSITION CONTROL

6 Transfer proposal

- Mode of transfer: Transfer all documentation and hardware models

- Address application: Practical training CNTDH - Impacts and benefits ofresearch results

Trang 8

MỞ ĐẦU

Các bộ điều khiển PID trong các thiết kế bộ điều tốc xuất hiện từ những năm

1890 Các bộ điều khiển PID sau đó được phát triển trong hệ thống lái tàu (thủy) tựđộng Một trong những vi dụ sớm nhất của bộ điều khiển kiểu PID được phát triển bởiElmer Sperry năm 1911 trong khi tác phẩm phân tich lý thuyết đầu tiên về bộ điềukhiển PID được kỹ sư người Mỹ gốc Nga Nicolas Minorsky xuất bản, vào năm(Minorsky 1922) Minorsky đã thiết kế các hệ thống lái tàu tự động cho Hải quân Mỹ,và dựa trên các phân tich của ông khi quan sát người lái tàu, ông nhận thấy rằng ngườilái tàu điều khiển con tàu không chỉ dựa trên sai số hiện tại, mà còn dựa vào sai số quákhứ và tốc độ thay đổi hiện tại;[7] điều này sau đó đã được ông toán học hóa Hải quân

Mỹ cuối cùng đã không chấp nhận hệ thống, do sự phản đối từ nhân viên Nghiên cứutương tự được tiến hành và xuất bản bởi nhiều người khác vào thập niên 1930 Những

bộ điều khiển đầu tiên là khi nén, thủy lực, hoặc cơ khi, các hệ thống điện phát triểnsau Chiến tranh Thế giới thứ II

Trong mạch điều khiển động cơ, vi điều khiển đóng vai trò quan trọng nhất Nónhận tin hiệu điều khiển từ main board, tin hiệu hồi tiếp từ động cơ thông quaincremental encoder để tinh toán ra giá trị PWM cần thiết xuất ra cho bộ khuếch đạicông suất điều khiển động cơ đạt tốc độ/vị tri mong muốn Incremental encoder cũnglà bộ phận không thể thiếu trong hệ thống, nó cung cấp thông tin về trạng thái hiệnthời của hệ thống cho vi điều khiển Encoder có độ phân giải càng cao thì cho chấtlượng điều khiển càng tốt Tuy nhiên, encoder có độ phân giải cao thì cũng yêu cầukhả năng xử lý của vi điều khiển cao hơn Khối công suất nhằm cung cấp điện ápchinh xác điều khiển động cơ hoạt động dựa trên việc xử lý, tinh toán của vi điềukhiển Tùy theo công suất của động cơ cần điều khiển mà ta phải thiết khối này chophù hợp

 MỤC TIÊU

Trong thực tế hiện nay, động cơ điện một chiều được ứng dụng rất nhiều trongcác lĩnh vực đời sống và khoa học như: dây chuyền sản xuất, động cơ oto xe máy, vậnhành robot… Bài toán điều khiển vị tri động cơ điện một chiều là bài toán cơ bản, điểnhình và quan trọng trong ngành Điện-điện tử, Tự động hóa và Cơ điện tử Phương

Trang 9

CNC có độ chinh xác cao hay trong hệ thống sản xuất linh hoạt như robot gắp phôi,hàn… Bên cạnh đó với việc đào tạo cho sinh viên chuyên ngành Tự động hóa, Điện-Điện tử… rất cần những mô hình có tinh thực tiễn và ứng dụng cao nhằm phục vụ thựchành, thi nghiệm phục cho những môn học như: Thực hành hệ thống Điện-điện tử, Đolường và điều khiển bằng máy tinh, thực hành vi điều khiển và ứng dụng… Do đó, đềtài được đề xuất nhằm nghiên cứu thuật toán điều khiển, thiết kế mô hình điều khiểnđộng cơ DC và xây dựng mô hình thực hành thi nghiệm giúp sinh viện dễ dàng quansát tiếp cận.

 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

a) Phương pháp tiếp cận

- Nghiên cứu qua tài liệu bao gồm sách, tạp chi chuyên nghành

- Tham khảo những mô hình máy CNC vừa và nhỏ

b) Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu tài liệu và tham khảo những công trình khoa học đã được công bố

- Nghiên cứu thuật toán điều khiển và phương pháp chế tạo tối ưu

- Tìm hiểu về động cơ điện một điều DC Servo

- Nghiên cứu driver điều khiển động cơ DC Servo

- Nghiên cứu phương pháp điều khiển vị tri

- Xây dựng phần cứng, phần mềm và liên kết thành mô hình điều khiển động cơ

Dc theo vị tri

- Xây dựng bài thực hành phù hợp với đề cương môn học

Thời gian Thực hiện

Sản phẩm, Kết quả

1 Xây dưng thuyết

minh và triển khai

nội dung nghiên cứu

thuộc lĩnh vực

nghiên cứu của đề

tài, hoàn thành

Trang 10

Nghiên cứu driver

điều khiển động cơ

DC Servo

thành

4

Nghiên cứu phương

pháp điều khiển vị

tri

5

Thiết kế phần cứng,

phần mềm và liên kết

thành mô hình điều

khiển động cơ Dc

theo vị tri

6

Xây dựng bài thực

hành phù hợp với đề

cương môn học

7 Thiết kế, chế tạo và

gia công phần cứng

Phần cứng, báo

8

Vận hành và thử

nghiệm, viết báo cáo

tổng kết, nghiệm thu

đề tài

Báo cáo tổng

Trang 11

CHƯƠNG I: ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 1.1 Động cơ DC Servo

1.1.1 Khái niệm

Động cơ một chiều DC( DC là từ viết tắt của "Direct Current Motors") là động

cơ điều khiển bằng dòng có hướng xác định hay nói dễ hiểu hơn thì đây là loại động

cơ chạy bằng nguồn điện áp DC - điện áp 1 chiều

Hình 1.1: Động cơ planetary giảm tốc

1.1.2 Ưu, nhược điểm và ứng dụng của động cơ điện 1 chiều

1.1.2.1 Ưu điểm

- Ưu điểm nổi bật động cơ điện 1 chiều là có moment mở máy lớn, do vậy kéođược tải nặng khi khởi động

- Khả năng điều chỉnh tốc độ và quá tải tốt

- Tiết kiệm điện năng

Trang 12

tốc độ quay liên tục trong phạm vi lớn (vd: trong máy cán thép, máy công cụ lớn, đầumáy điện )

1.1.3 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại

1.1.3.1 Cấu tạo

- Stator: thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện

- Rotor: là phần lõi có quấn các cuộn dây để tạo thành nam châm điện

- Chổi than (brushes): nhiệm vụ tiếp xúc và tiếp điện

Hình 1.2: Cấu tạo động cơ DC Servo 1.1.3.2 Nguyên lý hoạt động

Rotor của động cơ là một nam châm vĩnh cửu có từ trường mạnh và stator củađộng cơ được cuốn các cuộn dây riêng biệt, được cấp nguồn theo một trình tự thichhợp để quay rotor

Nếu thời điểm và dòng điện cấp tới các cuộn dây là chuẩn xác thì chuyển độngquay của rotor phụ thuộc vào tần số và pha, phân cực và dòng điện chạy trong cuộndây stator Động cơ servo được hình thành bởi những hệ thống hồi tiếp vòng kin Tinhiệu ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển Khi động cơ vận hành thì vậntốc và vị tri sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này Khi đó bầt kỳ lý do nào ngăn cảnchuyển động quay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tin hiệu ra chưa đạt đượcvị tri mong muốn Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểmchinh xác nhất, trong thực tế thường dụng thuật toán điều khiển PID

1.1.3.3 Các thông số DC servo

- Nguồn cấp: Cung cấp năng lượng hoạt động cho động cơ Thường phụ thuộcvào điện áp và công suất hoạt động

Trang 13

- Công suất: Khả năng hoạt động tối đa của động cơ Thường chỉ sử dụng 70%công suất để kéo dài tuổi thọ động cơ.

- Momen xoắn: Lực kéo tối đa tinh theo đơn vị Kg.cm

- Dòng điện định mức: Khả năng chịu dòng tải tối đa (kẹt động cơ)

- Dải tốc độ: Tốc độ quay của trục động cơ trước và sau giảm tốc

- Hộp số: cho tỷ số truyền để tăng mô men xoắn

1.2 Mạch cầu H

1.2.1 Cấu tạo chung

Mạch cầu H là một mạch gồm 4 "công tắc" được mắc theo hình chữ H

Hình 1.3: Sơ đồ 4 công tắc theo hình chữ H

Bằng cách điều khiển 4 "công tắc" trên hình đóng/mở thì có thể điều khiểnđược dòng điện qua động cơ cũng như các thiết bị điện tương tự

Trang 14

Hình 1.4: Điều khiển đường đi dòng điện bằng cách bật/tắt công tắc tương ứng

4 "công tắc" này có thể là Transistor BJT, MOSFET hay relay Tùy vào yêu cầuđiều khiển khác nhau mà người sử dụng lựa chọn các loại "công tắc" khác nhau

1.2.2 Mạch cầu H sử dụng transistor BJT

Mạch cầu H dùng transistor BJT là loại mạch được sử dụng khá thông dụng choviệc điều khiển các loại động cơ công suất thấp do BJT thường có công suất thấp hơncác loại MOSFET, giá thành rẻ và dễ tìm mua, sử dụng đơn giản

Hình 1.5: Sơ đồ tổng quát của một mạch cầu H sử dụng transistor BJT

Trong sơ đồ trên, A và B là 2 cực điều khiển 4 diode có nhiệm vụ triệt tiêudòng điện cảm ứng sinh ra trong quá trình động cơ làm việc Nếu không có diode bảo

Trang 15

vệ, dòng điện cảm ứng trong mạch có thể làm hỏng các transistor Transistor BJT được

sử dụng thường là loại có công suất lớn và hệ số khếch đại lớn

1.2.3 Nguyên lý hoạt động mạch cầu H

Theo như sơ đồ hình 1.5, ta có A và B là 2 cực điều khiển được mắc nối tiếp với

2 điện trở hạn dòng, Tùy vào loại transistor dùng mà trị số điện trở này khác nhau.Phải đảm bảo rằng dòng điện qua cực Base của các transistor không quá lớn để làmhỏng chúng Trung bình thì dùng điện trở 1k Ohm 2 cực này bằng các mức tin hiệuHIGH, LOW tương ứng là 5V và 0V với vi điều khiển thông thường như Arduino,8051…

Có 3 trường hợp xảy ra:

1.2.3.1 A ở mức LOW và B ở mức HIGH

Ở phia A, transistor Q1 mở, Q3 đóng Ở phia B, transistor Q2 đóng, Q 4 mở

Dó đó, dòng điện trong mạch có thể chạy từ nguồn 12V đến Q1, qua động cơ đến Q4để về GND Lúc này, động cơ quay theo chiều thuận

Hình 1.6: Dòng điện trường hợp A ở mức LOW và B ở mức HIGH

1.2.3.2 A ở mức HIGH và B ở mức LOW

Ở phia A, transistor Q1 đóng, Q3 mở Ở phia B, transistor Q2 mở, Q 4 đóng

Dó đó, dòng điện trong mạch có thể chạy từ nguồn 12V đến Q2, qua động cơ đến Q3để về GND Lúc này, động cơ quay theo chiều ngược

Trang 16

Hình 1.7: Dòng điện trường hợp A ở A ở mức HIGH và B ở mức LOW

1.2.3.3 A và B cùng mức

A và B cùng ở mức LOW

Khi đó, transistor Q1 và Q2 mở nhưng Q3 và Q4 đóng Dòng điện không cóđường về được GND do đó không có dòng điện qua động cơ - động cơ không hoạtđộng

A và B cùng ở mức HIGH

Khi đó, transistor Q1 và Q2 đóng nhưng Q3 và Q4 mở Dòng điện không thểchạy từ nguồn 12V ra do đó không có dòng điện qua động cơ - động cơ không hoạtđộng

1.2.4 Thiết kế mạch cầu H

Trang 17

Hình 1.8: Sơ đồ mạch cầu H sử dụng nguồn 12V và mosfet

Các thông số kỹ thuật khi thiết kế một mạch cầu H:

- Điện áp cấp cho động cơ

- Dòng điện tối đa qua động cơ

- Tần số PWM (băm xung)

1.2.4.1 Thông số kỹ thuật các linh kiện

- MOSFET kênh N và kênh P

o Rds : trở nội bão hòa – điện trơ bé nhất giữa 2 đầu D-S

o Uds : Điện áp tối đa giữa 2 đầu D-S mà mosfet có thể chịu được (càng caocàng tốt)

o Id : Dòng điện tối đa mà mosfet chịu được (càng cao càng tốt)

o Tần số hoạt động tối đa ( phụ thuộc vào tụ ký sinh giữa các cặp cực)

o Đồ thị dòng Id theo Ugs (để cấp đủ áp mở mosfet)

- Opto: Tần số hoạt động tối đa (càng cao càng tốt)

Dòng điện đi từ V ->L1 ->Động cơ ->R2 -> GND Nếu động cơ chạy ở chế độkhông tải, dòng điện qua động cơ khá nhỏ Khi tinh toán dòng điện động cơ điều quantâm là công suất tiêu thụ của động cơ Khi chạy không tải, toàn bộ công suất cấp chođộng cơ chỉ đế nó đạt được động năng quay cho trục động cơ Số vòng dây và kichthước dây quấn trong động cơ sẽ quyết định động năng quay của động cơ lớn hay nhỏ

Do đó mỗi động cơ sẽ có dòng không tải đặc trưng riêng

Coi động cơ như một điện trở, L1 và R2 ở chế độ bão hòa có điện trở Rds có 3điện trở mắc nối tiếp nhau, linh kiện nào có điện trở càng lớn tức là công suất của kinhkiện đó càng lớn Đối với mosfet thì công suất càng lớn thì càng nóng, không nên đểmosfet quá công suất 1W(không tản nhiệt) hoặc 2W(có tản nhiệt) Nhiệt độ khiến

Trang 18

mosfet rất dễ hỏng Tùy loại mà Mosfet có nội trở Rds khác nhau, Rds càng bé càngtốt nhưng nên chọn sao cho nội trở của mosfet kênh P và N gần như nhau Như mạchcầu H ở hình 6 dùng IRF4905 và IRF3205 thì Rds = 0.02 và 0.008

1.2.4.3 Giai đoạn quá độ

Giai đoạn quá độ là giai đoạn khi động cơ đang ở trạng thái dừng Khi L1 và R2đóng, trong khoảng thời gian rất ngắn ban đầu khi động cơ còn chưa kịp quay động cơgần như ngắn mạch vì động cơ không quay nên cảm kháng của động cơ bằng 0 Vì thếmột dòng điện rất lớn đi chỉ đi qua 2 điện trở Rds của 2 mosfet do đó cần quan tâm tớidòng Imax của mosfet Mạch phải thiết kế sao cho:

Unguồn/(Rds kênh N + Rds kênh P) < Imax

Do mosfet rất dễ cháy khi mở cầu H Nếu chọn mosfet có Rds quá bé cũng sẽgặp bất lợi, có thể khắc phục bằng cách mắc thêm trở công suất R1 có điện trở phù hợp(như mạch nguyên lý) hoặc chọn fet có Rds cao hơn như đã nêu tại mục trước

1.2.4.4 Chống áp ngược từ động cơ

Ở chế độ quá độ của động cơ, giai đoạn từ khi động cơ đang được cấp điệnchuyển sang không được cấp điện, dòng điện trong động cơ giảm đột ngột, khiến chođiện áp 2 đầu động cơ tăng đột biến theo chiều ngược lại chiều nguồn cấp Nó khiếnđiện thế giữa 2 đầu các mosfet tăng cao, nếu vượt quá Uds max của Mosfet thì sẽ dẫnđến hỏng mosfet Để giải quyết vấn đề này cần diode hoặc tụ điện

Hình 1.9: Điều khiển ở chế độ quá độ động cơ

Trang 19

Việc sử dụng tụ điện tương đối phức tạp do khi chuyển đóng công tắc, dòngđiện sẽ xả thẳng từ nguồn vào tụ do khi đó động cơ chưa thiết lập hiệu điện thế lên nó.Dòng xả này rất lớn hoàn toàn có thể làm hỏng mosfet Sử dụng diode s phải đảm bảo

có khả năng đóng cắt nhanh hơn tốc độ đóng cắt của khóa điện tử như diode Shockley

Đặc điểm của diode shockley là điện áp rơi trên diode thấp khoảng 0.3V tùyloại, tần số hoạt động cao khoảng một vài Mhz cao hơn hẳn tần số đóng cắt của Mosfet(tần số hoạt động của mosfet cũng rất cao tuy nhiên khi điều khiển qua mạch logic vàcách ly quang thì tần số đóng cắt bị giảm đi một phần) Tuy nhiên nhược điểm củadiode loại này là điện áp đánh thủng thấp nên cần đặc biệt chú ý khi chọn linh kiện, itnhất điện áp đánh thủng phải lớn hơn 2 lần điện áp nguồn cấp động cơ

1.2.4.5 PWM

Việc điều chỉnh tốc độ động cơ thường dùng là PWM hay gọi là băm xung Tuy nhiên cầu H chỉ hoạt động đóng cắt, đảo chiều thông thường Khi mosfet đượcđiều khiển bằng tin hiệu PWM, có nghĩa là mosfet sẽ liên tục ở chế độ đóng/cắt Tìnhtrạng áp ngược sẽ xảy ra liên tục được giải quyết ở trên tuy nhiên vấn đề là mosfet khiđang ở chế độ chuyển mức logic ( đóng -> Ngắt và ngược lại) Do mosfet làm việc ởchế độ khuếch đại và nội trở của nó tăng cao Thời gian xảy ra khuếch đại rất ngắnnhưng cũng ảnh hưởng gây nóng lên của mosfet Thời gian trễ chuyển mức của mosfetquá cao (nóng mosfet) nhưng cũng không được để quá nhỏ vì tốc độ đóng cắt quánhanh sẽ khiến áp ngược tăng rất cao khi ngắt mosfet và dòng cũng tăng nhanh khi mởmosfet Cần tinh toán điện trở R10 (trở khi xả cho mosfet ngắt) phù hợp

Hình 1.10: Tính toán tham số điện trở R10 phù hợp

Ngoài ra để hạn chế các vấn đề do PWM gây ra,nên để tần số PWM nhỏ nhất có thể

Định dạng
Số trang	39
Dung lượng	10,67 MB